별은 무거우면 어떻게 끝나는가?

그때 그곳

별은 자기 중력으로 뭉치려 하고, 안에서 타는 핵융합의 열이 그것을 밀어냅니다. 이 둘이 균형을 이루는 동안이 별의 일생입니다.

연료가 떨어지면 밀어낼 힘이 사라집니다. 그러면 어떻게 될까요. 당시 답은 백색왜성이었습니다. 아주 작고 무겁게 쪼그라들어 그대로 식어간다는 것이었죠.

왜 이 질문이었나

찬드라세카르는 열아홉 살이었습니다. 인도에서 케임브리지로 가는 배 위에서 그는 계산을 했습니다.

쪼그라드는 것을 막는 것은 파울리의 배타원리입니다. 전자들이 같은 자리에 겹칠 수 없으니 더는 압축되지 않습니다.

그런데 별이 아주 무거우면 전자들이 빛에 가까운 속도로 움직이게 됩니다. 그러면 상대성이론을 넣어야 하고, 넣어보니 버티는 힘이 예상보다 약해집니다.

계산 결과 태양 질량의 약 1.4배가 한계였습니다. 그보다 무거우면 백색왜성으로 멈추지 못합니다.

알아낸 것

1935년 왕립천문학회에서 그가 발표하자, 당대 최고 권위자였던 에딩턴이 곧바로 일어나 반박했습니다. 자연이 그런 터무니없는 결말을 허용할 리 없다는 취지였습니다.

청중은 에딩턴의 편에 섰습니다. 찬드라세카르는 이 주제를 접고 다른 분야로 옮겼습니다. 그는 인도인이었고 스물넷이었습니다.

그 한계 너머에 있는 것이 중성자별과 블랙홀입니다. 지금 우리가 아는 그것들입니다. 그는 1983년 노벨상을 받습니다. 발표한 지 48년 뒤였습니다.